高考生物二轮复习（4）细胞呼吸和光合作用训练含答案

  整合训练(四)　细胞呼吸和光合作用

 [全员必做题]

1．[2019·湖北名校联盟高三三模]下列有关细胞呼吸和光合作用的叙述，正确的是(　　)

A．在有氧和无氧条件下，酵母菌细胞呼吸的产物完全不同

B．及时排涝，能有效避免水稻根细胞受乳酸的毒害

C．在植物叶片中，各种光合色素的含量始终保持相对稳定

D．光合作用过程中，CO2的同化速率受温度和光照强度的影响

解析：有氧和无氧条件下酵母菌呼吸作用产物不完全相同，前者为CO2和水，后者为CO2和酒精，A错误；及时排涝，能防止根细胞受无氧呼吸产物酒精的毒害，B错误；在植物叶片中，各种光合色素的含量会发生变化，C错误；植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度等影响，D正确。

答案：D

2．[2019·江苏省常州高三期末]下图表示某高等植物体内的生理过程，下列分析错误的是(　　)

A．Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量可以是光能也可以是化学能

B．Ⅰ阶段中生成的NADPH将作为还原剂参与暗反应

C．③④过程进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质

D．若该植物是水稻，根部在水淹较长时间后，其④过程的产物Y是酒精和CO2

解析：高等植物体内Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量来自光合色素吸收的光能，A错误；Ⅰ阶段中生成的NADPH将作为还原剂参与暗反应过程中三碳化合物的还原，B正确；过程③为二氧化碳的固定，在叶绿体基质进行，④为无氧呼吸，在细胞质基质中进行，C正确；水稻根部长期水淹，根细胞会进行无氧呼吸产生酒精和CO2，即④无氧呼吸的产物Y是酒精和CO2，D正确。

答案：A

3．[2017·海南卷，8]某染料(氧化型为无色，还原型为红色)可用于种子生活力的鉴定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组，并进行染色实验来了解种子的生活力，结果如表所示。

下列叙述错误的是(　　)

A．甲组的胚发生了氧化还原反应

B．呼吸作用产生的NADH使染料变成红色

C．乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞

D．种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果

解析：由题目表格给予信息“甲组种子中的胚呈红色”可推出甲组种子中的染料被还原(发生了氧化还原反应)，还原剂为NADH，AB正确；乙组细胞已被杀死，细胞膜失去了选择透过性，C错误；胚细胞呼吸作用的强弱会影响NADH的产生进而影响染色效果，D正确。

答案：C

4．[2019·湖北名校联盟]将某绿色植物置于适宜的光照强度和温度条件下培养，突然将CO2浓度由1%降低至0.003%，下列变化不会发生的是(　　)

A．叶绿体中NADPH的消耗速率会加快

B．叶绿体中C3、C5浓度在瞬间内的变化分别是降低、升高

C．一段时间后，叶绿体中C3的浓度是C5的2倍

D．叶绿体中ATP的合成速率逐渐减慢

解析：二氧化碳浓度下降，暗反应减慢，故[H]的消耗速率会下降，A错误；二氧化碳浓度下降，短时间内二氧化碳的固定下降，C3的还原几乎不变，故C3减少，C5增多，B正确；一段时间后，光反应也会随之减慢，光合作用中消耗一分子C5可以形成2分子C3，故C3的浓度是C5的2倍，C正确；光反应也会减慢，故ATP的合成速率会下降，D正确。

答案：A

5．[2019·湖南省岳阳市高考生物二模试卷]研究小组将水稻叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内，在不同的处理条件下，测得容器内氧气量的变化如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．在M点后短时间内，叶片细胞内C5的量增加

B．在N点时，水稻叶片光合作用停止，密闭容器内氧气量不再增加

C．5～15 min区间该容器内氧气量增加的速率逐渐减小的限制因素是CO2浓度

D．0～15 min区间水稻叶片呼吸速率稳定则其光合作用产生6×10－7mol氧气

解析：M点后短时间内，三碳化合物的还原开始，五碳化合物生成增加，叶片细胞内C5的量增加，A正确；N点时，水稻叶片光合作用等于呼吸作用，密闭容器内氧气量不再增加，B错误；5～15 min区间该容器内氧气量增加的速率逐渐减小的原因是容器内二氧化碳不断被消耗，抑制了光反应的进行，导致氧气的释放速率减小，C正确；根据题意可知前5 min内的呼吸速率为5×10－7－4×10－7＝1×10－7 mol,5～15分钟内的净光合速率为8×10－7－4×10－7＝4×10－7 mol,0～15 min区间水稻叶片呼吸速率稳定则其光合作用产生的氧气量为总光合作用，故产生的氧气量为4×10－7 mol＋2×1×10－7 mol＝6×10－7 mol氧气，D正确。

答案：B

6．[2017·天津卷，6]某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误的是(　　)

A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型

B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型

C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度

D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度

解析：突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于P时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A正确；突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，由于突变型水稻叶片叶绿素含量低，则限制其光合速率的因素主要是光照强度，C正确；光照强度高于P时，由于突变型水稻叶片固定CO2酶的活性高，则限制其光合速率的因素是除CO2浓度外的其他因素，D错误。

答案：D

7．[经典高考]为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。

回答问题：

(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。

(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。

(3)组2叶片中合成淀粉的原料是________，直接能源物质是________，后者是通过________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是______________________________________________________________。

(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。

解析：考查学生获取信息、图表分析的能力。图表分组比较是解决问题的核心所在，能够考查学生对光合作用与呼吸作用的生理过程、关系、影响因素等的掌握情况。(1)组5叶片有光照、CO2，可进行光合作用产生淀粉。叶肉细胞释放出的氧气来自于光反应中H2O的光解。(2)进行有氧呼吸的条件是有氧气，还要注意题中条件是“黑暗条件下”，组2和组6符合要求。(3)组2叶片，没有CO2，不能进行光合作用，但可以利用葡萄糖合成淀粉，此过程需要有氧呼吸产生的ATP作为直接能源物质。与组2相比，组4叶片不同的条件是组4叶片无氧气，所以组4叶片无淀粉的原因是组4无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，无CO2，不能进行光合作用，预期实验结果是叶片中无淀粉。

答案：(1)光合　H2O　(2)组2和组6　(3)葡萄糖　ATP　有氧呼吸　组4无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP　(4)无

8．[全国卷Ⅱ](1)下图表示A、B两种植物的光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变化的响应特性。据图判断在CO2浓度为300 μL·L－1(接近大气CO2浓度)时，光合作用强度较高的植物是____________。

(2)若将上述两种植物幼苗置于同一密闭的玻璃罩中，在光照等其他条件适宜的情况下，一段时间内，生长首先受影响的植物是________________________________________________________________________，

原因________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)当植物净固定CO2量为0时，表明植物________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)依题意，在CO2浓度为300μL·L－1时，A植物CO2净固定量较B植物多，但光合作用＝呼吸作用＋净光合作用，因此，此时B植物光合作用强度较A植物高。(2)从图中可以看出两种植物对CO2浓度的反应不同，在低浓度下B植物吸收CO2的能力较弱，产生的光合产物少，所以随着玻璃罩内CO2浓度的降低，B植物的生长首先受影响。(3)当植物净固定CO2量为0时，此时光合作用固定的CO2量与呼吸产生的CO2量相等，说明此时光合作用速率与细胞呼吸速率相等。

答案：(1)B

(2)B　 两种植物光合作用强度对CO2浓度变化的响应特性不同，在低浓度CO2条件下，B植物利用CO2进行光合作用的能力弱，积累光合产物少，故随着玻璃罩中CO2浓度的降低，B植物生长首先受到影响

(3)光合作用固定的CO2量与呼吸释放的CO2量相等

9．[2019·湖北名校联盟高三第三次模拟考试卷]下图表示三种植物叶片CO2的吸收量的日变化。回答下列问题：

(1)如果白天的CO2吸收量较长时间与19：00时相同，从全天看，a植物叶片的有机物的含量________(填“增加”“减少”或“不变”)，其原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)在夜间20：00～4：00时，a、b、c植物细胞都能合成ATP和[H]，其原因是________________________________________________________________________；

在此时段，c植物虽能吸收CO2，却不能合成(CH2O)，其原因是________________________________________________________________________。

根据CO2吸收特点推测，c植物最可能生活在________的环境。

解析：(1)在19：00，因无光照，故植物只进行呼吸作用，且此刻光合作用合成的有机物和呼吸作用消耗的有机物相等，故若植物白天也长时间处于此状态，则从全天看，消耗的有机物大于合成的有机物，有机物含量减少。(2)在夜间20：00～4：00时，植物虽不能进行光合作用，但仍可进行呼吸作用，故a、b、c植物细胞都能合成ATP和[H]；在此时刻，因无光照，光反应阶段无法进行，[H]和ATP无法产生，故c植物虽能吸收CO2，却不能合成(CH2O)；分析题图可知，图中c植物在白天光照较强时外界吸收CO2的量减少，是植物关闭气孔从而降低植物体内H2O的散失导致的，故推测该植物的生活环境为炎热干旱的条件。

答案：(1)减少　在19：00时，光合作用合成的有机物和呼吸作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此，从全天看，消耗的有机物大于合成的有机物，有机物含量减少

(2)细胞通过呼吸作用合成　叶绿体在无光条件下不能合成暗反应必需的ATP和[H]　炎热干旱(沙漠、高温)

10．[2019·湖南株洲市高三质检]研究提高植物对CO2的同化力以提高农作物产量一直是科学家关心的问题，根据以下有关研究过程回答问题：

(1)卡尔文及其同事在研究植物对CO2的固定过程如下：首先为了探明碳的途径：将________标记的CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，每次将藻浸入热的乙醇中，其作用是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(至少答出两点)，

然后应用双向纸层析法使得提取物________，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。其次按反应顺序找到生成的各种化合物：不断缩短时间取样，若依次测定出的化合物种类为ABC——AB——A，找到含有放射性的化合物C3、C5和C6等。你认为字母A表示以上哪种化合物________。

(2)在生产实践中，增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。研究者以黄瓜为材料进行实验发现：增施CO2时间过长，植物光合作用反而会减弱。

原因是：一方面是淀粉积累会________光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的________________等含氮化合物合成不足。提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温提高了植物的________________。

请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(至少答出两点)。

解析：(1)为研究CO2中C的转移途径，可将14C标记的CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，并检测出现放射性的产物。乙醇能使蛋白质变性，用热乙醇处理细胞，会使酶变性失活，从而杀死细胞，提取细胞中的有机物。细胞内的提取物在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，可依据此原理用双向纸层析法使得提取物分离开来。卡尔文等向密闭容器中通入14CO2，随着反应时间越短，出现放射性的物质种类减少，根据光合作用暗反应过程，可知最先出现的放射性物质应为C3化合物。(2)增施CO2时间过长，植物光合作用反而会减弱，可能的原因为：一方面是淀粉积累会抑制光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的ATP、ADP、酶、NADPH等含氮化合物合成不足。提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温提高了植物的呼吸作用，提高了细胞对糖的利用率。通过上述分析，要解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，可通过适当升温以降低淀粉的含量、或控制增施CO2的时间(或间断供给CO2)、以及加强对植物氮素营养的补充等途径增加产量。

答案：(1)14C　杀死细胞(使酶失活)、提取细胞中的有机物　分离　C3　(2)抑制　ATP、ADP、[H]、酶、NADPH　呼吸作用(细胞呼吸)　适当升温、控制增施CO2的时间(间断供给CO2、加强对植物氮素营养的补充)

[重点选做题]

1．[2019·云南昆明一中高三试卷]下列有关叶绿体及光合作用的叙述，错误的是(　　)

A．外膜破坏的叶绿体仍能产生O2

B．净光合作用速率长期为零会导致植物幼苗停止生长

C．缺乏叶黄素的叶肉细胞不能进行光合作用

D．夏季晴天光照最强时，植物光和速率不一定最高

解析：外膜被破坏的叶绿体中进行光反应的类囊体薄膜和进行暗反应的叶绿体基质仍然结构完整，仍可能产生O2，A正确；净光合速率长期为零，积累的有机物的量也为零，从而导致植物幼苗停止生长，B正确；缺乏叶黄素的叶肉细胞中其他细胞仍可吸收光能，仍可进行光合作用，C错误；夏季晴天光照最强时，叶片气孔可能关闭，进入叶肉细胞的CO2的量减少，植物的光合速率不一定最高，D正确。

答案：C

2．[经典高考]下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)

A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜

B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中

C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP

D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量

解析：无氧时细胞会进行无氧呼吸，产生酒精对细胞有毒害作用，零下低温环境会使细胞中的水结冰，破坏水果的营养成分，达不到保鲜的目的；CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解发生在细胞质基质中，CO2的生成在线粒体中；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能、ATP中的化学能以及其他形式的能(如电能、光能等)；夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照(提高光合作用的强度)，夜晚适当降低温度(降低酶的活性，从而降低呼吸消耗)，以利于作物产量的提高。故D正确。

答案：D

3．[经典高考]将某植物的叶肉细胞放在含低浓度NaHCO3的培养液中，并用石蜡油覆盖液面。先照光一段时间，然后在相同光照强度下不同时间测定叶肉细胞的光合作用强度。下列示意图中能正确反映测定时间与光合作用强度关系的是(　　)

解析：石蜡油覆盖液面会使CO2减少，光合作用强度减弱。

答案：C

4．[经典高考]下列图中，图1、图2为不同材料叶绿体中色素的层析结果(示意图)，图3、图4为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线，其中正确的是(　　)

解析：正常叶片中的叶绿体中色素应有四条色带，A项正确；Mg是叶绿素(叶绿素a、叶绿素b)形成的必需元素，缺Mg时叶片中的叶绿体中色素不会有这两条色带，应有类胡萝卜素(胡萝卜素、叶黄素)的两条色带，B项错误；若光照强度a＜b，则光合作用强度a弱于b，相关曲线应换位，C项错误；“植物的”午休现象发生在夏季晴朗的中午，D项错误。

答案：A

5．[经典高考]夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．甲植株在a点开始进行光合作用

B．乙植株在e点有机物积累量最多

C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同

D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭

解析：a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A错误；18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，B错误；b～c段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，d～e段下降的原因是光照强度减弱，光反应提供的[H]和ATP不足导致，C错误；b～d段，乙曲线出现图中走势的原因是气孔部分关闭，导致二氧化碳供应不足，甲走出不同的趋势，其原因可能为气孔无法关闭，D正确。

答案：D

6．[经典高考]请回答与光合作用有关的问题：

(1)甲、乙、丙三种植物光合作用强度与光照强度的关系如下图所示。

据图回答：

①强光下上述三种植物固定CO2能力最强的植物是________。

②乙植物达到最大光合作用强度所需的最低光照强度是________(a、b、c、d)。

③当光照强度从a到b时，________植物光合作用强度增加的最快。

(2)植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2?

________________________________________________________________________；

请写出简单实验思路证明你的结论。________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)①依题意，在强光下甲植物光合作用强度较乙、丙植物高，因此，甲固定CO2能力最强。②随着光照强度的增强，乙植物在c光照强度时先达到最大光合作用强度。③在a点时三种植物的光合作用强度相同，而b点时甲的光合作用最大，所以甲植物光合作用强度增加最快。(2)首先分别标记CO2和H2O中的氧提供给两组植物作为光合作用的原料，培养一段时间后分析两组植物光合作用释放的O2仅在HO组的植物中产生。

答案：(1)①甲　②c　③甲

(2)来自于H2O　分别将C18O2和HO提供给两组植物，分析两组植物光合作用释放的O2，仅在HO组植物中产生，即可证明上述结论

7．[经典高考]在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：

(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。

(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。

(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：本题主要考查光合作用的影响因素及识图能力的相关知识。(1)CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3化合物的量减少，确定物质A是C3化合物，物质B是C5化合物。(2)CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累。(3)CO2浓度为0.003%时，C3和C5化合物的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，此时仍根据暗反应中CO2的固定的反应式确定，C3化合物的量应是C5化合物的量的2倍。(4)CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因为暗反应减弱，所需的ATP和[H]减少，光反应强度减弱。

答案：(1)C3化合物　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍

当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累

(3)高　(4)低　CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少

8．[全国卷Ⅱ]请回答下列问题：

(1)氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是________，构成细胞膜的元素是________。

(2)缺镁时植物叶片发黄，其原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是________；碳酸钙的作用是________________________________________________________________________；

丙酮的作用是________________________________________________________________________。

(4)光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的______________。

解析：(1)生命活动的直接能源物质是ATP，其组成元素是C、H、O、N、P故此处应填氮、磷；细胞膜由磷脂和蛋白质构成，故此处应填氮、磷。(2)镁是叶绿素的组成元素，缺镁时植物合成叶绿素受阻，而叶片呈类胡萝卜素的颜色即黄色。(3)在提取叶绿体色素的过程中，加入二氧化硅是为了加速研磨，加入碳酸钙是为了防止在研磨过程中破坏叶绿体而保护叶绿体，加入丙酮是为了将叶绿体色素溶解在丙酮中以便提取色素。(4)光反应过程中将光能转变为电能的是少数特殊状态的叶绿素a。

答案：(1)氮、磷　氮、磷　(2)Mg是叶绿素的组成元素，缺Mg时植物合成叶绿素受阻，而叶片呈类胡萝卜素的颜色即黄色　(3)加速研磨　防止研磨过程中破坏叶绿体而保护叶绿体　为了将叶绿素溶解在丙酮中以便提取色素

(4)叶绿素a